Chương 4: Chế độ cung cấp liên tục Ở chế độ này dòng điện qua phụ tải là một dòng điện liên tục (luôn luôn lớn hơn không). Để minh hoạ chế độ này ta xét mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ. Sơ đồ nguyên lý H.II.2a và đồ thò điện áp, dòng điện .II.2b như sau: H.II.2a H.II.2b Trong sơ đồ H.II.2a các Thyristor T 1 & T 2 được điều khiển bằng các xung dòng điện I G1 và I G2 , ở mỗi chu kỳ xung điều khiển I G1 được cho trên cực điều khiển của T 1 chậm sau điện áp u 1 một góc , còn I G2 được cho trên cực điều khiển T 2 chậm sau I G1 một góc  như H.II.2b - Tại góc  có I G1 và U 1 > 0 nên T 1 mở và giá trò dòng điện tải trung bình là: ei t T t R AtSin Z Um id    )( 1  và có dạng đường cong I T1 ở H.II.2b - Tại góc  + , có i G2 và U 2 > 0 nên T 2 mở, khi T 2 mở U k = U A 2 = U 2 . Điện áp trên T 1 lúc đó là U A1k = U A 1 - U k = U 1 - U 2 < 0 nên T 1 khoá lại. Như vậy khi T 1 dẫn thì T 2 khoá hay ngược lại khi T 2 mở thì i d =i T2 và có dạng giống i T1 ở nữa chu kỳ trước. Bây giờ ta hãy xem điều kiện nào thì dòng i d qua phụ tải là liên tục, ta thấy để id liên tục thì ngay trước khi mở T 2 , dòng i d = i T1 chưa giảm đến 0. Nói cách khác dòng I d ở góc  và  +  lớn hơn không. Ta có: eid L R AtSin Z Um       )( e u id t R ASin Z m )( )(        ee R R ASin Z Um          *)( Vì i d = i d( +  ) =i do , nên: e t R ASin Z Um     )( e t R ASin Z Um )( )(      Từ đây rút ra: )1/()( 2 * ee L R L R Sin Z Um A      Ta có: )(   Sin Z Um ido )1/()( 2 e L R Sin Z Um     ] 1 2 1)[( e L R Sin Z Um       )] 1 1 ()[( e L R L R e Sin Z Um           Vì : 0 1 1 (      e e L R L R     Nên để ido > 0 cần cóù: 0)(   Sin Z Um suy ra điều kiện để i d liên tục ( i do > 0) là Sin(- ) < 0 hoặc < trong đó  = arctg L/R. Như vậy điều kiện để chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ làm việc ở chế độ cung cấp liên tục là góc mở chậm Thyristor  < . II. Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha dùng Thyristor: 1. Chỉnh lưu cầu một pha dùng Thyristor với phụ tải là thuần trở: Sơ đồ nguyên lý H.II. 3a và đồ thò dòng áp H.II. 3b a) Sự hoạt động của mạch và sự biến thiên điện áp và dòng điện chỉnh lưu: Trong mạch H.II.3a dùng 4 Thyristor T 1 , T' 1 , T 2 , T 2 ' các Thyristor được điều khiển bằng các xung dòng điện tương ứng I G1 , I G1 ' I G2 , I G2' . Mạch chỉnh lưu được cung cấp từ một nguồn điện xoay chiều qua máy biến áp với điện áp thứ cấp: U 2 =U 2m sin t H.II.3a H.II.3b Các xung điều khiển I G1 , I G1 ',I G2 , I G2 ' có cùng chu kỳ với U 2 nhưng xuất hiện không đồng thời với U 2 , các xung I G1 , I G2 'xuất hiện sau U 2 một góc là  Còn các xung I G2 , I G1 ' xuất hiện sau U 2 một góc  +  (H.II.3b). Trong nửa chu kỳ đầu: U 2 (0 t <  ), U 2 dương, các Thyristor T 1 , T 2 ' được phân cực thuận. Do đó t =  (có I G1 và I G'2 ) các Thyristor T 1 và T' 2 mở. Lúc đó dòng điện đi từ điểm A qua T 1 đến M qua phụ tải R đến N qua T' 2 về B. Các Thyristor này mở cho đến lúc t = , tại t =  thì U 2 = 0. Dòng điện Thyristor cũng bằng không (ở mạch thuần trở dòng điện cùng pha điện áp) và Thyristor tắt một cách tự nhiên. Trong thời gian Thyristor này mở (  =<  =<  ) điện áp chỉnh lưu (điện áp ở hai đầu phụ tải) là: u d = u 2 = u 2m Sin t, Dòng qua phụ tải và Thyristor i d = i T1 = u d /R = u 2m / R Sin t Còn điện áp trên T 1 là u T1 = 0 Sang nửa chu kỳ hai của u 2 ( =< t = < 2 ); u 2 = 0, các Thyristor T 1 ' và T 2 phân cực thuận. Do đó tại góc  +  (có i G1 và i' G1 ) các T 2 , T' 1 mở, dòng đi từ B qua T 2 đến M qua R đến N qua T' 1 về A. Các Thyristor này mở cho đến t = 2 . Tại  = 2 , U 2 = 0, dòng qua Thyristor bằng 0 và Thyristor ngắt. Trong thời gian T 2 , T' 1 mở, điện áp chỉnh lưu là: u d = - u 2 = -u 2m Sin  t. dòng qua phụ tải và T 2 là i d = i T2 = U d /R = -(u 2m /R )Sin t. Với sự mở của T 2 và T' 1 ; u M =u B và u N = u A . Lúc đó điện áp trên T' 2 và T 1 sẽ là: u T1 = u A - u M = u A -u B = u 2 < 0 u T'2 = u N -u B = u A - u B = u 2 < 0 Do đó T 1 và T' 2 khoá lại (i T1 = 0), như vậy sự mở của một đôi Thyristor này, sẽ dẫn đến sự khoá một cách tự nhiên của đôi Thyristor khác và các đường cong biến thiên của u d , i d và u T1 có dạng H.II.3b b) Các thông số của mạch chỉnh lưu cầu một pha dùng Thyristor khi tải thuần trở: - Giá trò trung bình của điện áp chỉnh lưu: -      2 0 2 1 td uu ddo Từ H.II.3b, ta có: )cos1( 2 2 2 2 0        u u m do ttdSin U 2m là biên độ thứ cấp máy biến áp Khi  từ 0 đến  thì u do cũng thay đổi từ U 2m /  đến 0. Do đó ta có thể điều khiển U do bằng cách thay đổi . - Giá trò điện áp ngược cực đại trên mỗi Thyristor: u ngmax = u 2m khi  =<  /2. u ngmax = u 2m Sin  khi  >=  /2. - Hệ số nhấp nhô của điện áp chỉnh lưu: K 0 = (u dmax -u d min )/2u do. Đối với mạch chỉnh lưu này u dmin = 0 ; u dmax = u 2m , khi  =<  /2 và u dmax = u 2m Sin  khi  > /2. Do đó khi  =< /2, ta có: )cos1(2 2 minmax       u uu do dd Ko Khi  >  /2, ta có: )cos1(2 2 minmax       Sin Ko u uu do dd - Giá trò trung bình cuả dòng điện qua phụ tải: )1( 2   Cos R R Id uu mdo  - Trò số cực đại I max , trò số hiệu dụng I và trò số trung bình i o của dòng điện qua mỗi Thyristor: i max = i d max = u 2m / R       cossin 22 1 2 2 1    R tdI u i m T 2 )cos1( 2 2 1 2 1 Id R tdio u i m T         Trò số hiệu dụng I 2 của dòng thứ cấp và công suất S của Máy biến áp. Ở mỗi nửa chu kỳ điện áp u 2 , dòng điện qua cuộn dây thứ cấp chính là dòng điện qua các Thyristor mở. Do đó:   tdI i T   2 1 2 2 2   2 cos 2 Sin R u m     2 cos * 2 22 2 21 Sin R S uu I u mm     2 cos 2 2 2 2 Sin R u m   Hệ số công suất của mạch thứ cấp Máy biến áp:      22 2 2 2 2 2 2 2 2 )1( CosSin R R SS Cos u Cos u I u P m m d dod        2 2 2 )1(2 CosSin Cos    . 3b a) Sự hoạt động của mạch và sự biến thi n điện áp và dòng điện chỉnh lưu: Trong mạch H.II.3a dùng 4 Thyristor T 1 , T' 1 , T 2 , T 2 ' các Thyristor được điều khiển bằng các xung. là góc mở chậm Thyristor  < . II. Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha dùng Thyristor: 1. Chỉnh lưu cầu một pha dùng Thyristor với phụ tải là thuần trở: Sơ đồ nguyên lý H.II. 3a và đồ thò dòng. u T1 có dạng H.II.3b b) Các thông số của mạch chỉnh lưu cầu một pha dùng Thyristor khi tải thuần trở: - Giá trò trung bình của điện áp chỉnh lưu: -      2 0 2 1 td uu ddo Từ H.II.3b, ta có: )cos1( 2 2 2 2 0        u u m do ttdSin U 2m